CHƯƠNG 2. LÝ LUẬN VÀ ỨNG DỤNG CÁC PHẦN MỀM DẠY HỌC ĐỂ XÂY DỰNG PHÒNG THÍ NGHIỆM ẢO
2.2. Ứng dụng các phần mềm dạy học để xây dựng phòng thí nghiệm ảo
2.2.4. Xây dựng phòng thí nghiệm ảo toán học với Skechpad
2.2.4.1. Giới thiệu về phần mềm và cách sử dụng phần mềm Sketchpad
Geometer’s Sketchpad (viết tắt là GeoSpd) là phần mềm hình học nổi tiếng và đã được sử dụng rộng rãi tại rất nhiều nước trên thế giới. Ý tưởng của GeoSpd là biểu diễn động các hình hình học hay còn gọi là Dynamic Geometry, một ý tưởng rất độc đáo và từ lâu đã trở thành chuẩn cho các phần mềm mô phỏng hình học.
Geometer’s Sketchpad thực chất là một công cụ cho phép tạo ra các hình hình học, dành cho các đối tượng phổ thông bao gồm học sinh, giáo viên, các nhà nghiên cứu. Phần mềm có chức năng chính là vẽ, mô phỏng quĩ tích, các phép biến đổi của các hình hình học phẳng. Giáo viên có thể sử dụng phần mềm này để thiết kế bài giảng hình học một cách nhanh chóng, chính xác và sinh động, khiến học sinh dễ hiểu bài hơn.
Với phần mềm này, bạn có thể xây dựng được các điểm, đường thẳng, đường tròn, tạo trung điểm của một đoạn thẳng, dựng một đường thẳng song song với một đường thẳng khác, dựng đường tròn với một bán kính cố định đã cho, xây dựng đồ thị quan hệ hình học…Sử dụng GeoSpd, bạn sẽ có cảm giác là mình có thể tạo hình với không gian không có giới hạn, ví dụ như khi bạn vẽ một đường thẳng, độ dài của đường thẳng này là vô tận, nếu bạn tạo đường thẳng này với những công cụ thông thường: giấy, bút, thước kẻ… thì chắc hẳn bạn sẽ gặp phải trở ngại là giới hạn không gian vẽ, nhưng với GeoSpd, bạn không cần phải lo lắng vì điều đó.
Một đặc điểm quan trọng của phần mềm này là cho phép ta thiết lập quan hệ giữa các đối tượng hình học, phần mềm sẽ đảm bảo rằng các quan hệ luôn được bảo toàn, mặc dù sau đó các quan hệ có thể được biến đổi bằng bất kì cách nào. Khi một thành phần của hình bị biến đổi, những thành phần khác của hình có quan hệ với thành phần thay đổi trên sẽ được tự động thay đổi theo.
41
Ví dụ như khi thay đổi độ dài của một đoạn thẳng thì trung điểm của đoạn thẳng đó sẽ tự động thay đổi theo sao cho nó luôn là trung điểm của đoạn thẳng này. Nhưng nếu sử dụng giấy bút để dựng hình, khi thay đổi một thành phần nhỏ của hình, đôi khi có thể phải phá huỷ toàn bộ hình đó.
Ngoài các công cụ có sẵn như công cụ điểm, thước kẻ, com pa, bạn cũng có thể tự tạo ra những công cụ riêng cho mình, bằng cách ghi và lưu giữ các hình hình học dưới dạng script.
+ Giới thiệu màn hình GeoSpd
Các yếu tố cơ bản của màn hình GeoSpd
Hình 2.12. Màn hình Sketchpad
- Thanh tiêu đề: Chứa tên file, nút phóng to thu nhỏ, đóng cửa sổ.
- Thanh thực đơn: Chứa danh sách các lệnh.
- Thanh công cụ: Chứa các công cụ khởi tạo và thay đổi các đối tượng Geometric, các công cụ này tương tự như compa, thước kẻ, bút viết hàng ngày của chúng ta.
- Vùng Sketch: Là vùng làm việc chính của chương trình, là nơi để xây dựng, thao tác với đối tượng hình học
- Con trỏ: Chỉ ra vị trí hiện thời trên của sổ. Nó sẽ di chuyển khi bạn di chuyển con chuột.
- Thanh cuốn: Di chuyển vùng sketch hiện thời.
42 + Thanh công cụ
- Công cụ chọn: được sử dụng để lựa chọn các đối tượng trên vùng sketch. Công cụ chọn gồm 3 công cụ dùng để chuyển đổi đối tượng: tịnh tiến, quay, co giãn.
- Công cụ điểm: dùng để tạo điểm.
- Công cụ compa: dùng để tạo đường tròn.
- Công cụ nhãn: dùng để đặt tên cho đối tượng, lời chú thích.
- Công cụ thông tin đối tượng: hiển thị thông tin về một đối tượng hoặc một nhóm đối tượng trên màn hình sketch.
+ Màn hình Sketch
Sketch là vùng màn hình làm việc chính của phần mềm. Trong không gian làm việc của hình (gọi là vùng Sketch) ta có thể tạo ra các đối tượng hình học, các liên kết giữa chúng và khởi tạo các nút lệnh.
+ Làm quen với các công cụ
Với các công cụ bạn có thể tạo, lựa chọn và biến đổi các đối tượng điểm, hình tròn, đường thẳng (đoạn, tia, đường thẳng), văn bản . Tất cả các công cụ này đều nằm trên thanh công cụ.
+ Công cụ Chọn
Bảng công cụ chọn chứa 3 loại công cụ chọn lựa. Những công cụ này được sử dụng để lựa chọn hay biến đổi một đối tượng. Bạn có thể sử dụng cả 3 loại công cụ trên để chọn một đối tượng, nhưng để biến đổi đối tượng thì mỗi công cụ lại có một chức năng riêng:
43
Công cụ tịnh tiến: Công cụ này cho phép lựa chọn và di chuyển đối tượng, nhưng không làm thay đổi kích cỡ cũng như hướng của đối tượng.
Công cụ quay: Lựa chọn và quay đối tượng quanh một tâm điểm cho trước.
Công cụ co giãn: Lựa chọn và co giãn đối tượng đã lựa chọn theo một tâm điểm cho trước.
Khi một công cụ khác công cụ lựa chọn đang được sử dụng, để lựa chọn nhanh chóng một đối tượng mà không cần phải nhắp chuột chọn công cụ chọn, hãy nhấn phím Ctrl, công cụ hiện thời sẽ chuyển thành công cụ chọn, chức năng này sẽ giúp bạn tiết kiệm thời gian hơn.
+ Lựa chọn công cụ trong bảng công cụ chọn
Cách 1: Nhấn chuột chọn công cụ chọn trong hộp công cụ. Bảng công cụ chọn được hiển thị:
Di chuột tới công cụ mà bạn muốn sử dụng và thả chuột. Trên thanh công cụ sẽ hiển thị công cụ chọn mà bạn vừa chọn.
Cách 2: Nhấn phím F4.
Chú ý: Có thể lựa chọn đồng thời một lúc nhiều đối tượng trên Sketch để di chuyển, quay, co giãn.
+ Công cụ Điểm
Sử dụng công cụ tạo điểm, bạn có thể tạo một điểm bất kì trên sketch hoặc trên một đối tượng đã có. Nếu một điểm nằm trên một đối tượng, điểm đó sẽ luôn nằm trên đối tượng đó cho dù đối tượng đó bị biến đổi hay di chuyển, nếu một điểm là giao của hai đối tượng, điểm đó sẽ luôn nằm trên đường giao của hai đối tượng, khi bạn thay đổi các đối tượng đó. Tính chất này có được là do tính chất bảo toàn quan hệ của phần mềm.
44 Các bước tạo một điểm:
Lựa chọn công cụ điểm trên thanh công cụ hoặc nhấn phím F5.
Di chuyển con trỏ vào vùng skech, con trỏ chuyển thành hình chéo:
Kích chuột xuống vị trí bạn cần tạo điểm.
Công cụ Compa
Công cụ này xây dựng lên các đường tròn từ một điểm (là tâm đường tròn) và một điểm khác (điểm nằm trên đường tròn). Điểm được tạo ra khi bạn nhấn chuột là tâm đường tròn, điểm được tạo ra khi bạn nhả chuột sẽ xác định ra bán kính đường tròn.
+ Các bước tạo một đường tròn
Chọn công cụ Compa trên thanh công cụ hoặc nhấn phím F6.
Di chuyển con trỏ ra vùng skech, con trỏ chuột chuyển thành hình vòng tròn:
Nhấn chuột xuống vị trí cần đặt tâm đường tròn.
Kéo con trỏ chuột cho tới khi độ lớn của đường tròn vừa ý rồi thả chuột.
Chú ý: Điểm nằm trên đường tròn được tạo ra khi bạn thả chuột sẽ xác định bán kính đường tròn. Khi bạn thay đổi điểm này bán kính đường tròn cũng sẽ bị thay đổi.
+ Công cụ Thước kẻ
Công cụ thước kẻ tạo nên các đối tượng: đoạn thẳng, tia thẳng, đường thẳng.
Đoạn thẳng.
Tia thẳng.
Đường thẳng.
+ Lựa chọn công cụ từ bảng công cụ thước kẻ
Cách 1: Nhấn chuột chọn công cụ thước kẻ trong hộp công cụ. Bảng công cụ thước kẻ được hiển thị.
45
Di chuột tới công cụ mà bạn muốn sử dụng và thả chuột. Trên thanh công cụ hiển thị công cụ thước kẻ mà bạn vừa chọn.
Cách 2: Nhấn phím F7.
Chú ý: Để tạo một đoạn thẳng, đường thẳng, tia có số góc là: 00, 150, 300, 450, 600, 750, 900 trong khi vẽ đồng thời nhấn phím Shift.
+ Công cụ Nhãn
Công cụ này sẽ hiển thị, ẩn và di chuyển tên của đối tượng, tạo chú thích, tiêu đề. Tên của các đối tượng được chương trình tự động đặt theo thứ tự mà đối tượng đó được tạo ra
Chú ý: tên mặc định được sắp xếp theo trật tự của bảng dưới đây.
Đối tượng Tên
Điểm Những chữ cái viết hoa bắt đầu từ chữ A
Đường thẳng Những chữ viết thường bắt đầu từ chữ j Hình tròn Những số với tiền tố đầu là c (c1, c2…) Góc Những số với tiền tố đầu là a (a1, a2…) Vùng trong đa
giác
Những số với tiền tố đầu là p (p1, p2...)
Chọn công cụ nhãn
- Cách 1: Di chuyển con trỏ chuột tới công cụ nhãn trên thanh công cụ - Cách 2: Nhấn F8.
46
2.2.4.1.2. Hướng dẫn sử dụng phần mềm Sketchpad + Sử dụng công cụ điểm và công cụ thước kẻ
Mở một sketch mới
Nhấn chuột kép vào biểu tượng GeoSpd (hay tệp Gsketchp.exe).
Xuất hiện màn hình:
Hình 2.13. Mở trang mới Vẽ hai điểm
Chọn công cụ điểm từ thanh công cụ , hoặc nhấn phím tắt F5.
Di chuột vào màn hình sketch, nhấn chuột vào vị trí cần vẽ điểm. Một điểm sẽ xuất hiện khi kích chuột.
Tương tự vẽ một điểm thứ hai.
- Nối hai điểm thành một đoạn thẳng
Chọn công cụ thước kẻ từ thanh công cụ, hoặc nhấn phím F7.
Di chuột tới điểm thứ nhất
Nhấn và kéo chuột tới điểm thứ hai.
Thả chuột, hai điểm đã được nối bằng một đoạn thẳng.
47 - Vẽ hình tam giác
Bắt đầu từ một trong hai điểm đầu mút trong đoạn thẳng trên kẻ một đoạn thẳng mới, tại đường thằng mới được vẽ sẽ có một điểm mới nằm ở cuối đoạn thẳng (điểm đầu mút).
Vẽ thêm đoạn thẳng thứ ba đi qua điểm nằm trên đoạn thẳng mới được tạo tới điểm mút thứ hai của đoạn thẳng ban đầu.
Vậy là hình tam giác đã được vẽ xong.
Lựa chọn một đối tượng trước khi thực hiện một thao tác nào trên đối tượng đó Ví dụ cần di chuyển hay thay đổi kích thước của đoạn thẳng.
Chọn công cụ chọn trên thanh công cụ hoặc nhấn phím F4, con trỏ lúc này có dạng
Di con trỏ chuột tới đoạn thẳng (một cạnh của tam giác) cần lựa chọn.
Khi con trỏ chuột chuyển thành dạng Nhấn chuột lên đoạn thẳng.
Đoạn thẳng mới đã được lựa chọn.
Nếu muốn lựa chọn nhiều đối tượng một lúc:
Cách 1: hãy nhấn đồng thời phím Shift khi bạn lựa chọn các đối tượng.
48
Cách 2: nhấn và di chuột bắt đầu từ từ phía trên bên phải của các đối tượng cho tới khi tạo một hình chữ nhật bao quanh các đối tượng.
+ Thả chuột, mọi đối tượng nằm trong vùng hình chữ nhật sẽ được lựa chọn.
+ Muốn không lựa chọn nữa, nhấn vào bất cứ một vị trí nào trên vùng sketch.
- Vẽ một đường thẳng đi qua hai điểm
- Vẽ hai điểm, chọn hai điểm đã vẽ bằng công cụ chọn.
- Thực hiện lệnh Secment từ thực đơn Construct hoặc nhấn phím tắt Ctrl + L.
- Vẽ trung điểm của đoạn thẳng:
Chọn đoạn thẳng vừa vẽ (chú ý: không chọn điểm đầu mút).
Thực hiện lệnh Point At Midpoint từ thực đơn Construct hoặc nhấn Ctrl + M.
Điểm trung điểm của đoạn thẳng xuất hiện trên đoạn thẳng.
Chú ý: Nếu đoạn thẳng chưa được lựa chọn trước khi xây dựng trung điểm thì lệnh Point At Midpoint trong thực đơn Construct sẽ được ẩn xuống (có mầu nâu xám) và bạn không thể thực hiện được lệnh này cho tới khi một đoạn thẳng được chọn.
- Đặt tên, tiêu đề và công cụ đo lường
Bài này giới thiệu cách hiển thị, di chuyển tên của một điểm, đường thẳng, tạo tiêu đề, và cách đo lường.
49 - Dựng 3 đoạn thẳng như sau:
- Tự động đặt tên cho các đoạn thẳng và các điểm
Chọn công cụ nhãn hoặc nhấn F8. Lúc này con trỏ chuột có hình bàn tay Di chuột tới điểm cần đặt tên, nhấn chuột. Chương trình sẽ tự động đặt một tên cho điểm đó.
Tương tự đặt tên cho tất cả các điểm khác và cho các đoạn thẳng bằng cách kích chuột lên các đối tượng cần đặt tên với công cụ
Để ẩn tên đối tượng, nhấn chuột thêm một lần vào đối tượng, tên của đối tượng đó sẽ ẩn đi.
- Đổi tên đối tượng
Vẫn sử dụng công cụ nhãn nhấn đúp chuột vào tên của đoạn thẳng k.
Hộp hội thoại Relabel xuất hiện:
50 Gõ lại vào ô Label chữ Horizontal thay cho chữ k.
Nhấn OK để kết thúc.
Tên của đoạn thẳng k được đặt lại là Horizontal đã được thay đổi.
- Tạo chú thích Chọn công cụ nhãn.
Nhấn và kéo chuột trên vùng Sketch, bạn đã tạo ra một vùng hình chữ nhật.
Thả chuột khi độ rộng vùng hình chữ nhật như ý muốn.
Gõ chú thích vào vùng chữ nhật.
51
- Sử dụng công cụ chọn để di chuyển và điều chỉnh kích thước của chú thích Chọn công cụ chọn.
Nhấn và kéo chuột tại một trong 4 ô vuông màu trắng tại các góc của hình chữ nhật để thay đổi kích cỡ của chú thích.
Nhấn chuột vào giữa lời chú thích và di chuột để di chuyển lời chú thích tới vị trí mong muốn.
- Định dạng lại nhãn Chọn 3 đoạn thẳng.
Chọn định dạng phông chữ, kiểu dáng, kích thước (Text Font, Text Style, Size) từ thực đơn Display.
- Sửa chữa chú thích Chọn công cụ nhãn.
Nhấn chuột vào vùng tiêu đề. Với con trỏ nhấp nháy, bạn có thể xoá, chỉnh sửa lại lời chú thích.
- Hiển thị số đo độ dài đoạn thẳng
Lựa chọn một đoạn thẳng (chú ý: không chọn hai điểm đầu mút) Thực hiện lệnh Length trong thực đơn Measure.
Số đo độ dài của đoạn thẳng xuất hiện trên góc trái màn hình, có thể di chuyển giá trị số đo này với công cụ chọn.
52
- Thay đổi độ dài của đoạn thẳng và quan sát giá trị số đo độ dài của đoạn thằng này
Chọn công cụ chọn.
Kéo một điểm đầu mút của đoạn thẳng Horizontal để thay đổi kích thước đoạn thẳng này.
Nhận xét rằng số đo chiều dài đoạn thẳng sẽ thay đổi theo.
- Số đo, tính toán, và vùng trong đa giác
Trong bài này, bạn sẽ được học cách sử dụng các lệnh trong thực đơn Measure và cách tính toán các giá trị gián tiếp, bạn cũng được học cách xây dựng vùng trong đa giác.
- Thiết lập chế độ tự động đặt nhãn cho các điểm, đường thẳng Chọn lệnh Preferences từ thực đơn Display. Xuất hiện màn hình:
53
Kích chuột chọn Point và Straight Objects trong khung Autoshow Labels.
Nhấn OK.
Sau bước này, mỗi khi một điểm hay một đoạn thẳng được tạo mới, GeoSpd sẽ tự động đặt tên cho các đối tượng này.
Nếu không muốn đặt chế độ tự động đặt tên cho đối tượng, hãy thao tác ngược lại nhấn bỏ dấu chọn trong khung Autoshow Labels.
- Dựng một đường thẳng đi qua một điểm và song song với một đường thẳng cho trước
Nhấn chuột vào công cụ thước kẻ trên thanh công cụ bảng công cụ thước kẻ xuất hiện.
Kéo chuột chọn công cụ đường thẳng.
Tạo một đường thẳng nằm ngang (nhấn phím Shift đồng thời khi vẽ đường thẳng).
Vẽ một điểm cách đường thẳng khoảng vài centimet.
Chọn điểm và đường thẳng vừa tạo bằng công cụ chọn.
Thực hiện lệnh Parallel Line từ thực đơn Construct
Xuất hiện đường thẳng đi qua điểm đã cho và song song với đường thẳng đã cho.
- Tính diện tích hình tam giác bằng lệnh Calculate Tạo một tam giác.
Đo độ dài các cạnh của tam giác.
54 Chọn điểm A và cạnh BC.
Thực hiện lệnh Distance từ thực đơn Mesure. Xuất hiện độ lớn khoảng cách từ điểm A tới đoạn thẳng BC.
Chọn giá trị số đo cạnh BC và giá trị khoảng cách từ A tới cạnh BC bằng công cụ chọn.
Nhấn kép chuột, hoặc thực hiện lệnh Calculate từ thực đơn Measure. Hộp Calculate xuất hiện:
Hộp hội thoại Calculate có chức năng như một chiếc máy tính điện tử, bạn có thể sử dụng để thực hiện các phép tính.
Thực hiện phép tính diện tích tam giác với công thức sau:
55
Với Distance A to m: khoảng cách từ điểm A tới cạnh BC.
m: độ lớn cạnh BC.
Chú ý: Có thể sử dụng những giá trị các số đo đã được lựa chọn trong hộp Values trên bảng Calculator.
-. Dựng vùng trong đa giác
Chọn các đỉnh của tam giác (không chọn các cạnh) Thực hiện lệnh Polygon Interior từ thực đơn Construct.
Vùng trong tam giác xuất hiện với mầu xám.
- Tính diện tích
Chọn vùng trong đa giác bằng công cụ chọn.
Thực hiện lệnh Area từ thực đơn Measure.
So sánh kết quả này với kết quả diện tích tam giác được tính ở trên.
Di chuyển các đỉnh tam giác, quan sát các số đo.
- Đo đường tròn, góc, cung - Vẽ đường tròn
Chọn công cụ com pa trên thanh công cụ , hoặc nhấn phím F6.
Di chuột ra vùnd sketch. Vẽ một đường tròn, điểm nhấn chuột là tâm đường tròn, điểm thả chuột xác định bán kính đường tròn.
Chọn công cụ điểm, vẽ thêm hai điểm trên đường tròn.